JP2007203933A - サスペンション装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 サスペンションのストロークエンドにおけるストッパ当たりショックを抑制する。
【解決手段】 車両の重量を弾性支持するばね装置20と電磁アクチュエータ30とダンパ装置50とからなるサスペンション本体10を備え、ばね装置20がそのストローク終端近傍にまで接近したとき、および、ダンパ装置50がそのストローク終端近傍まで接近したときに、ストッパ当たりショックを抑制するように電磁アクチュエータ30の制御態様を切り替える。例えば、電磁アクチュエータ30の制御ゲインを下げたり、接近方向とは逆方向に電磁アクチュエータ30の推進力を発生させる。
【選択図】 図2
【解決手段】 車両の重量を弾性支持するばね装置20と電磁アクチュエータ30とダンパ装置50とからなるサスペンション本体10を備え、ばね装置20がそのストローク終端近傍にまで接近したとき、および、ダンパ装置50がそのストローク終端近傍まで接近したときに、ストッパ当たりショックを抑制するように電磁アクチュエータ30の制御態様を切り替える。例えば、電磁アクチュエータ30の制御ゲインを下げたり、接近方向とは逆方向に電磁アクチュエータ30の推進力を発生させる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、自動車等の車輪のサスペンション装置に係り、特に電磁アクチュエータの制御により車体の上下振動に対する減衰力を制御するサスペンション装置に関する。
従来から、例えば、特許文献1に示すように、路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるばね装置と、ばね装置の上下振動に対して減衰力を発生させるショックアブソーバとしての電磁アクチュエータとを備えたサスペンション装置が知られている。
このサスペンション装置では、ばね装置により車両の重量を支持するとともに、電磁アクチュエータにより減衰力の調整を行う。
電磁アクチュエータは、ボールねじとボールねじナットとを噛合させたボールねじ機構を備え、ボールねじ機構の上下伸縮動作により発電する電動モータの抵抗力、および電動モータへの通電により上下伸縮するボールねじ機構の推進力により減衰力を調整する。
更に、このサスペンション装置では、車輪から衝撃的な荷重が入力しても電磁アクチュエータがロックしないように、電動モータを支持ばねでフローティング状態にするとともに、電動モータと車体との間にダンパを介装している。
このサスペンション装置では、ばね装置により車両の重量を支持するとともに、電磁アクチュエータにより減衰力の調整を行う。
電磁アクチュエータは、ボールねじとボールねじナットとを噛合させたボールねじ機構を備え、ボールねじ機構の上下伸縮動作により発電する電動モータの抵抗力、および電動モータへの通電により上下伸縮するボールねじ機構の推進力により減衰力を調整する。
更に、このサスペンション装置では、車輪から衝撃的な荷重が入力しても電磁アクチュエータがロックしないように、電動モータを支持ばねでフローティング状態にするとともに、電動モータと車体との間にダンパを介装している。
しかしながら、このサスペンション装置では、サスペンションのストロークエンドでのストッパ当たりショック、つまり、サスペンションの上下ストローク範囲を規制するストッパの衝突によるショックや、ダンパのストロークエンドにおけるストッパ当たりショックについては考慮されていない。このため、ストッパ当たりショックが発生してしまい良好な乗心地が得られない。
一方、電磁アクチュエータのストロークエンドのストッパ当たりショックを防止するものとして、特許文献2においては、ボールねじ機構のボールナットの上方移動を規制するストッパとしてバンプストッパを設けたサスペンション装置が開示されている。しかしながら、このものにおいても、ストッパの改良による機械的な衝撃低減にとどまる程度であって、サスペンション自身のストッパ当たりショックを良好に抑制できるものではない。
また、特許文献3には、電磁アクチュエータが可動範囲端にまで移動したときにモータへの通電を停止するスタビライザ制御装置が開示されている。このスタビライザ制御装置は、スタビライザのねじり剛性を電磁アクチュエータにより変化せるものであるが、電磁アクチュエータの可動ストローク範囲を規制して、電磁アクチュエータのストロークが可動範囲端に達したときに通電を停止して消費電力を低減する構成を採用している。
しかし、このスタビライザ制御装置においても、電磁アクチュエータの可動範囲端においてストッパ当たりショックが発生してしまう。
特開平8−197931号
特開2004−11754号
特開2000−71738号
しかし、このスタビライザ制御装置においても、電磁アクチュエータの可動範囲端においてストッパ当たりショックが発生してしまう。
本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、サスペンションのストロークエンド(可動ストローク範囲の終端))におけるストッパ当たりショックを低減して乗心地を向上することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車輪と車体との間に、所定のストローク範囲で上下方向に伸縮可能に設けられて車両の重量を弾性支持する支持手段と、車輪の上下方向の力を受けるとともに上記支持手段の支持を補完する電磁アクチュエータと、上記電磁アクチュエータの通電を制御するアクチュエータ制御手段とを備えたサスペンション装置において、上記支持手段のストローク位置がその伸縮可動ストローク範囲の終端近傍位置にあることを検出する終端位置検出手段を備え、上記アクチュエータ制御手段は、上記終端位置検出手段により上記支持手段のストローク位置が上記終端近傍位置にあることを検出したとき、上記電磁アクチュエータの制御態様を変更することにある。
上記のように構成した本発明では、電磁アクチュエータが車輪の上下方向の力を受けて車両の重量支持を補完しつつアクチュエータ制御手段からの通電制御により減衰力を調整する。この場合、支持手段のストローク位置(上下伸縮位置)がその伸縮可動ストローク範囲の終端近傍位置に達すると、アクチュエータ制御手段は電磁アクチュエータの制御態様を変更する。
従って、支持手段がその上下ストロークを規制するストッパ(ストローク範囲の終端)に接近したときに、支持手段がストッパに近づきにくくなるように、それまでに行っていた電磁アクチュエータへの通電制御を変更することが可能となる。
この結果、ストッパ当たりによるショックを抑えることができ、乗心地を向上させることができる。
尚、電磁アクチュエータとしては、例えば、各支持手段に併設され、車輪と車体との間で上下方向の力を受けて伸縮可能な作動体を備えるとともに、作動体が上下方向の力を受けて伸縮するときに発電する一方、上下方向の力に反して電源からの通電により作動体の上下方向の伸縮状態を調整して上下振動に対する減衰力の調整可能な電磁アクチュエータを採用することができる。
従って、支持手段がその上下ストロークを規制するストッパ(ストローク範囲の終端)に接近したときに、支持手段がストッパに近づきにくくなるように、それまでに行っていた電磁アクチュエータへの通電制御を変更することが可能となる。
この結果、ストッパ当たりによるショックを抑えることができ、乗心地を向上させることができる。
尚、電磁アクチュエータとしては、例えば、各支持手段に併設され、車輪と車体との間で上下方向の力を受けて伸縮可能な作動体を備えるとともに、作動体が上下方向の力を受けて伸縮するときに発電する一方、上下方向の力に反して電源からの通電により作動体の上下方向の伸縮状態を調整して上下振動に対する減衰力の調整可能な電磁アクチュエータを採用することができる。
また、本発明の他の特徴は、上記電磁アクチュエータは、相互に噛合する雄ねじ部材と雌ねじ部材とを有するねじ手段と、上記ねじ手段の雄ねじ部材あるいは雌ねじ部材を回転させて上記ねじ手段を伸縮駆動するモータとから構成され、上記ねじ手段または上記モータの少なくとも一方を、車輪または車体にダンパ手段を介して接続すると共にばね手段を介して弾性支持することにある。
この場合、更に、上記ダンパ手段のストローク位置が、その伸縮可動ストローク範囲の終端近傍位置にあることを検出するダンパ終端位置検出手段を備え、上記アクチュエータ制御手段は、上記ダンパ終端位置検出手段により上記ダンパ手段のストローク位置が上記終端近傍位置にあることを検出したとき、上記電磁アクチュエータの制御態様を変更するとよい。
この場合、更に、上記ダンパ手段のストローク位置が、その伸縮可動ストローク範囲の終端近傍位置にあることを検出するダンパ終端位置検出手段を備え、上記アクチュエータ制御手段は、上記ダンパ終端位置検出手段により上記ダンパ手段のストローク位置が上記終端近傍位置にあることを検出したとき、上記電磁アクチュエータの制御態様を変更するとよい。
これによれば、ダンパ手段とばね手段とにより路面からの高周波の振動を除去するとともに、ダンパ手段のストローク位置が終端近傍位置にあることを検出したとき、電磁アクチュエータの制御態様を変更する。
従って、ダンパ手段のストローク位置が上下ストロークを規制するストッパ(ストローク範囲の終端)に接近したときに、ダンパ手段がそのストッパに近づきにくくなるように、それまでに行っていた電磁アクチュエータへの通電制御を変更することが可能となる。
この結果、支持手段だけでなくダンパ手段においてもストッパ当たりショックを抑えることができ、乗心地を向上させることができる。
このため、車両の高周波振動の除去とストッパ当たりショックの抑制との両立を図ることができ、乗心地を更に向上させることができる。
従って、ダンパ手段のストローク位置が上下ストロークを規制するストッパ(ストローク範囲の終端)に接近したときに、ダンパ手段がそのストッパに近づきにくくなるように、それまでに行っていた電磁アクチュエータへの通電制御を変更することが可能となる。
この結果、支持手段だけでなくダンパ手段においてもストッパ当たりショックを抑えることができ、乗心地を向上させることができる。
このため、車両の高周波振動の除去とストッパ当たりショックの抑制との両立を図ることができ、乗心地を更に向上させることができる。
また、本発明の他の特徴は、上記ダンパ終端位置検出手段は、車輪に対する車体の上下方向のストローク位置を検出する車高センサと、上記モータの回転角度を検出する回転角センサとを備え、上記車高センサと上記回転角センサとの検出値に基づいて、上記ダンパのストローク位置を検出することにある。
電磁アクチュエータのねじ手段の軸長は、ねじリードとモータ回転角から求めることができる。一方、支持手段のストローク位置は、車高センサによる車高検出から求めることができる。このため、ダンパ手段のストローク位置は、支持手段のストロークとねじ手段の軸長とから求められる。
従って、車高検出とモータ回転角検出とを行うことにより、特別なセンサを設けることなくダンパ手段のストローク位置を検出することができるため、構成を簡素化してコスト低減を図ることができる。
従って、車高検出とモータ回転角検出とを行うことにより、特別なセンサを設けることなくダンパ手段のストローク位置を検出することができるため、構成を簡素化してコスト低減を図ることができる。
また、本発明の他の特徴は、上記アクチュエータ制御手段は、走行状態に応じて上記電磁アクチュエータを通電制御すると共に、上記支持手段のストローク位置がその伸縮可動ストロークの終端位置に接近したときに、上記終端位置への衝突による衝撃力を抑制するように上記電磁アクチュエータの制御量を調整することにある。
これによれば、走行状態に応じた電磁アクチュエータの通電制御により上下振動に対する減衰力が調整され、乗心地や操縦安定性が良好に維持できると共に、支持手段のストローク位置が終端位置に接近したときには、支持手段の終端位置(ストッパ)への衝突による衝撃力を抑制するように電磁アクチュエータの制御量が調整される。
このため、支持手段のストッパへの衝突が抑制されるように電磁アクチュエータが駆動され、ストッパ当たりショックを抑えることができ、乗心地を向上させることができる。
このため、支持手段のストッパへの衝突が抑制されるように電磁アクチュエータが駆動され、ストッパ当たりショックを抑えることができ、乗心地を向上させることができる。
また、本発明の他の特徴は、上記アクチュエータ制御手段は、上記支持手段のストローク位置がその伸縮可動ストロークの終端位置に接近したときに、上記終端位置への接近方向とは逆方向に上記電磁アクチュエータの推進力を発生させることにある。
これによれば、支持手段のストローク位置がストッパに接近したときに、アクチュエータ制御手段が、接近方向とは逆方向に電磁アクチュエータの推進力を発生させる。
従って、電磁アクチュエータの推進力が支持手段のストッパ衝突に対して遠ざかる方向に付与されることとなる。例えば、支持手段が伸び側に動作しているときであれば、電磁アクチュエータは縮み側に作動し、逆に、支持手段が縮み側に動作しているときであれば、電磁アクチュエータは伸び側に作動する。
この結果、より一層ストッパ当たりショックを抑制することができる。
従って、電磁アクチュエータの推進力が支持手段のストッパ衝突に対して遠ざかる方向に付与されることとなる。例えば、支持手段が伸び側に動作しているときであれば、電磁アクチュエータは縮み側に作動し、逆に、支持手段が縮み側に動作しているときであれば、電磁アクチュエータは伸び側に作動する。
この結果、より一層ストッパ当たりショックを抑制することができる。
また、本発明の他の特徴は、上記アクチュエータ制御手段は、上記支持手段のストローク位置が少なくともその伸縮可動ストロークの終端位置にあるときには、上記電磁アクチュエータへの通電量を所定値以下に抑えるとともに、上記支持手段が上記終端位置から離間方向に移動開始するタイミングで、上記電磁アクチュエータへの通電量を増加させることにある。
これによれば、支持手段がストッパに当接しているときには、電磁アクチュエータへの通電量を所定値以下に抑えて、無駄な電力消費を抑える。この場合、通電を停止するようにしてもよい。
そして、支持手段が終端位置から離間開始するタイミングで電磁アクチュエータへの通電量を増加させるため、電磁アクチュエータの荷重発生がスムーズとなる。この結果、乗員への違和感がなく、車両挙動を安定させることができる。この場合、電磁アクチュエータの通電量を漸増させると、一層スムーズに通常の走行状態に応じた制御に移行させることができる。
そして、支持手段が終端位置から離間開始するタイミングで電磁アクチュエータへの通電量を増加させるため、電磁アクチュエータの荷重発生がスムーズとなる。この結果、乗員への違和感がなく、車両挙動を安定させることができる。この場合、電磁アクチュエータの通電量を漸増させると、一層スムーズに通常の走行状態に応じた制御に移行させることができる。
また、本発明の他の特徴は、上記アクチュエータ制御手段は、走行状態に応じて上記電磁アクチュエータを通電制御すると共に、上記アクチュエータ制御手段は、上記ダンパ手段のストローク位置がその伸縮可動ストロークの終端位置に接近したときに、上記終端位置への衝突による衝撃力を抑制するように上記電磁アクチュエータの制御量を調整することにある。
これによれば、走行状態に応じた電磁アクチュエータの通電制御により上下振動に対する減衰力が調整され、乗心地や操縦安定性が良好に維持できると共に、ダンパ手段のストローク位置が終端位置に接近したときには、ダンパ手段の終端位置(ストッパ)への衝突による衝撃力を抑制するように電磁アクチュエータの制御量が調整される。
このため、ダンパ手段のストッパへの衝突が抑制されるように電磁アクチュエータが駆動され、ストッパ当たりショックを抑えることができ、乗心地を向上させることができる。
このため、ダンパ手段のストッパへの衝突が抑制されるように電磁アクチュエータが駆動され、ストッパ当たりショックを抑えることができ、乗心地を向上させることができる。
また、本発明の他の特徴は、上記アクチュエータ制御手段は、上記ダンパ手段のストローク位置がその伸縮可動ストロークの終端位置に接近したときに、上記電磁アクチュエータの制御ゲインを下げる、あるいは、上記電磁アクチュエータの通電量を所定値以下に抑える、あるいは、上記終端位置への接近方向とは逆方向に上記電磁アクチュエータの推進力を発生させることにある。
これによれば、ダンパ手段がストローク終端位置に接近すると、電磁アクチュエータの制御ゲインが下げられあるいは通電量が抑えられて、電磁アクチュエータの推進力が弱められ、ストッパ当たりショックを抑制することができる。
また、ストッパ衝突に対して遠ざかる方向に電磁アクチュエータの推力を付与すると、より一層、ストッパ当たりショックを抑制することができる。
また、ストッパ衝突に対して遠ざかる方向に電磁アクチュエータの推力を付与すると、より一層、ストッパ当たりショックを抑制することができる。
尚、上記3つのストッパ当たりショックを抑制する構成を組み合わせてもよい。例えば、ダンパのストローク位置が、第1の終端近傍領域に入ったとき、上記電磁アクチュエータの制御ゲインを低下させ、さらに、上記第1の終端近傍領域よりも終端位置に近い第2の終端近傍位置に入ったときに、上記電磁アクチュエータの終端側への推力発生を規制(例えば推力停止)し、さらに、上記第2の終端近傍位置よりも終端位置に近い第3の終端近傍位置に入ったときに、接近する終端位置とは反対方向に推力を発生させるようにしてもよい。
あるいは、この3つのうちの任意の2つを組み合わせてもよい。
あるいは、この3つのうちの任意の2つを組み合わせてもよい。
また、本発明の他の特徴は、上記アクチュエータ制御手段は、上記ダンパ手段のストローク位置が少なくともその伸縮可動ストロークの終端位置にあるときには、上記電磁アクチュエータへの通電量を所定値以下に抑えるとともに、上記ダンパ手段が上記終端位置から離間方向に移動開始するタイミングで、上記電磁アクチュエータへの通電量を増加させることにある。
これによれば、ダンパ手段がストッパに当接しているときには、電磁アクチュエータへの通電量を所定値以下に抑えて、無駄な電力消費を抑える。この場合、通電を停止するようにしてもよい。
そして、ダンパ手段が終端位置から離間開始するタイミングで電磁アクチュエータへの通電量を増加させるため、電磁アクチュエータの荷重発生がスムーズとなる。この結果、乗員への違和感がなく、車両挙動を安定させることができる。この場合、電磁アクチュエータの通電量を漸増させると、一層スムーズに通常の走行状態に応じた制御に移行させることができる。
そして、ダンパ手段が終端位置から離間開始するタイミングで電磁アクチュエータへの通電量を増加させるため、電磁アクチュエータの荷重発生がスムーズとなる。この結果、乗員への違和感がなく、車両挙動を安定させることができる。この場合、電磁アクチュエータの通電量を漸増させると、一層スムーズに通常の走行状態に応じた制御に移行させることができる。
以下、本発明の一実施形態に係るサスペンション装置について図面を用いて説明する。図1は、同実施形態に係るサスペンション装置のシステム構成を概略的に示している。
このサスペンション装置は、各車輪WFL、WFR、WRL、WRRと車体Bとの間にそれぞれ設けられる4組のサスペンション本体10FL、10FR、10RL、10RRと、各サスペンション本体10FL、10FR、10RL、10RRの作動を制御するサスペンション制御装置5とから構成される。
以下、4組のサスペンション本体10FL、10FR、10RL、10RRおよび車輪WFL、WFR、WRL、WRRについては、特に前後左右を区別する場合を除いて、単にサスペンション本体10および車輪Wと総称する。
以下、4組のサスペンション本体10FL、10FR、10RL、10RRおよび車輪WFL、WFR、WRL、WRRについては、特に前後左右を区別する場合を除いて、単にサスペンション本体10および車輪Wと総称する。
サスペンション本体10は、図2に示すように、車輪Wを支持するロアアームLAと車体Bとの間に設けられ、路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車両の重量を支持するばね装置20と、ばね装置20の上下振動に対して減衰力を発生させるショックアブソーバとして機能する電磁アクチュエータ30と、路面からの高周波振動を除去するためのダンパ装置50とからなる。
以下、ばね装置20により支えられる側、つまり車体B側を「ばね上」と呼び、ばね装置20を支持する側、つまり車輪W側を「ばね下」と呼ぶ。
以下、ばね装置20により支えられる側、つまり車体B側を「ばね上」と呼び、ばね装置20を支持する側、つまり車輪W側を「ばね下」と呼ぶ。
ばね装置20は、本発明の支持手段に相当するもので、同軸状に配置されるアウタシリンダ21およびインナシリンダ22と、アウタシリンダ21の外周に設けたばね受け23と車体Bとの間に圧縮状態で介装される主コイルばね24とから構成される。
アウタシリンダ21とインナシリンダ22とは、同軸異径パイプで構成され、インナシリンダ22の外周に軸方向へ摺動可能にアウタシリンダ21が設けられる。
アウタシリンダ21は、その上開口からインナシリンダ22を挿通するように設けられ、その上開口の内側周囲には、アウタシリンダ21の上下の摺動範囲(ストローク範囲)を規制するストッパ25が設けられる。以下、このストッパ25をサス中央ストッパ25と呼ぶ。
また、アウタシリンダ21は、図示しない回り止めにより、軸中心の回転運動が規制され、軸方向にのみ上下運動が可能となっている。
アウタシリンダ21とインナシリンダ22とは、同軸異径パイプで構成され、インナシリンダ22の外周に軸方向へ摺動可能にアウタシリンダ21が設けられる。
アウタシリンダ21は、その上開口からインナシリンダ22を挿通するように設けられ、その上開口の内側周囲には、アウタシリンダ21の上下の摺動範囲(ストローク範囲)を規制するストッパ25が設けられる。以下、このストッパ25をサス中央ストッパ25と呼ぶ。
また、アウタシリンダ21は、図示しない回り止めにより、軸中心の回転運動が規制され、軸方向にのみ上下運動が可能となっている。
インナシリンダ22は、その上端が取付プレート28に固定されるとともに、上端外周面と下端外周面とにそれぞれストッパ26,27が設けられる。以下、インナシリンダ22の上端外周面に設けたストッパ26をサスバウンドストッパ26、インナシリンダ22の下端外周面に設けたストッパ27をサスリバウンドストッパ27と呼ぶ。また、サス中央ストッパ25、サスバウンドストッパ26、サスリバウンドストッパ27とをあわせてサスストッパと総称する。
このばね装置20では、車両が走行中に車輪Wに対して車体Bが上下動する場合は、インナシリンダ22に対してアウタシリンダ21が軸方向に摺動して主コイルばね24が伸縮することにより、路面から受ける衝撃を吸収し乗り心地を高めるとともに車両の重量を支持する。この場合、アウタシリンダ21の伸縮可動ストローク(サスペンションストローク)をサス中央ストッパ21とサスバウンドストッパ26、サスリバウンドストッパ27とにより規制している。つまり、サスペンションストロークの最大長はサス中央ストッパ25とサスリバウンドストッパ27との当接により、最小長はサス中央ストッパ25とサスバウンドストッパ26との当接によりそれぞれ制限される。
電磁アクチュエータ30は、このばね装置20のインナシリンダ22およびアウタシリンダ21の軸中心に設けられるボールねじ機構31と、ボールねじ機構31を動作させる電動モータ40とを備え、ばね装置20の車両重量支持を補完するとともに上下振動に対しての減衰力を調整する。
ボールねじ機構31は、本発明のねじ手段に相当するもので、電動モータ40の回転動作により回転するボールねじ32と、ボールねじ32に形成された雄ねじ部分33に螺合する雌ねじ部分34を有するボールねじナット35とからなる。ボールねじナット35は、図示しない回り止めにより、軸中心の回転運動が規制され、軸方向にのみ上下運動が可能となっている。従って、このボールねじ機構31においては、ボールねじ32の回転運動がボールねじナット35の上下軸方向の直線運動に変換され、逆に、ボールねじナット35の上下軸方向の直線運動がボールねじ32の回転運動に変換される。
電動モータ40は、取付プレート28の上面に固定される。ボールねじ32は、その上端が取付プレート28形成した貫通孔29に挿通され、モータケーシング41内において図示しないモータ軸と連結されるとともに、インナシリンダ22内に設けた軸受42によって回転可能に支持される。
取付プレート28は、弾性材料からなるアッパーサポート43を介して車体Bに取り付けられる。
取付プレート28は、弾性材料からなるアッパーサポート43を介して車体Bに取り付けられる。
ボールねじナット35の下端には、ダンパ装置50に対して力を付与する作動プレート36が固着されている。この作動プレート36とアウタシリンダ21の底面との間にダンパ装置50が設けられる。
このダンパ装置50は、作動プレート36とアウタシリンダ21との上下方向の相対位置に応じて伸縮するダンパ本体51(本発明のダンパ手段に相当する)と、ダンパ本体51の外周に設けられるダンパコイルばね52(本発明のばね手段に相当する)とからなる。
このダンパ装置50は、作動プレート36とアウタシリンダ21との上下方向の相対位置に応じて伸縮するダンパ本体51(本発明のダンパ手段に相当する)と、ダンパ本体51の外周に設けられるダンパコイルばね52(本発明のばね手段に相当する)とからなる。
ダンパ本体51は、アウタシリンダ21の底面に固定される円筒状のシリンダ53と、シリンダ53内で上下方向に摺動可能に設けられるピストン54と、作動プレート36とピストン54とを連結するピストンロッド55とを備える。
シリンダ53は、ピストン54により上室53aと下室53bとに仕切られ、ピストン54に設けた貫通孔59を介して流体(例えば、油、空気)が両室間を移動することで所定の抵抗でピストン54がシリンダ53内を摺動できるように構成される。
シリンダ53は、ピストン54により上室53aと下室53bとに仕切られ、ピストン54に設けた貫通孔59を介して流体(例えば、油、空気)が両室間を移動することで所定の抵抗でピストン54がシリンダ53内を摺動できるように構成される。
ダンパコイルばね52は、その上端が作動プレート36の裏面でピストンロッド55の周囲に設けたばね固定部材56により位置決め固定され、下端がシリンダ53下部外周面に設けたばね固定部材57により位置決め固定されて、作動プレート36とアウタシリンダ21底面との間に圧縮状態で装着されることにより、常に、ダンパ本体51を所定方向(伸張させる方向)に付勢する。
ダンパ本体51は、その上下方向の伸縮可動ストロークが規制されている。つまり、ダンパ本体51は、ピストン54が押し下げられ、作動プレート36裏面に設けたばね固定部材56がシリンダ53の上蓋58の上面に当接すると、それ以上のピストン54の下方向の移動が規制される。また、ピストン54が持ち上げられ、ピストン54の上面54aがシリンダの上蓋58の下面に当接すると、それ以上のピストン54の上方向の移動が規制される。
以下、シリンダの上蓋58をダンパ中央ストッパ58、作動プレート36裏面に設けたばね固定部材56をダンパバウンドストッパ56、ピストン54の上面54aをダンパリバウンドストッパ54aと呼ぶ。また、これらダンパ中央ストッパ58、ダンパバウンドストッパ56、ダンパリバウンドストッパ54aをあわせてダンパストッパと総称する。
ダンパ本体51は、その上下方向の伸縮可動ストロークが規制されている。つまり、ダンパ本体51は、ピストン54が押し下げられ、作動プレート36裏面に設けたばね固定部材56がシリンダ53の上蓋58の上面に当接すると、それ以上のピストン54の下方向の移動が規制される。また、ピストン54が持ち上げられ、ピストン54の上面54aがシリンダの上蓋58の下面に当接すると、それ以上のピストン54の上方向の移動が規制される。
以下、シリンダの上蓋58をダンパ中央ストッパ58、作動プレート36裏面に設けたばね固定部材56をダンパバウンドストッパ56、ピストン54の上面54aをダンパリバウンドストッパ54aと呼ぶ。また、これらダンパ中央ストッパ58、ダンパバウンドストッパ56、ダンパリバウンドストッパ54aをあわせてダンパストッパと総称する。
以上のように構成されたサスペンション本体10においては、バッテリ電源により電動モータ40を回転させるとボールねじナット35が上下動して、ダンパ装置50のピストン54を下方に押し下げ又は上方に引き上げる(ダンパ装置50が伸縮する)。この場合、ボールねじナット35の上下運動は、ダンパ装置50によりある程度吸収された状態で、アウタシリンダ21に対しても伝達され、アウタシリンダ21を押し下げ又は引き上げる。
逆に、車体Bに対してアウタシリンダ21を軸方向に相対移動させようとする外力が加わると、ダンパコイルばね52を押し縮め又は引き伸ばして、ピストン54を上方に引き上げ又は押し下げる。このため、アウタシリンダ21の車体Bに対する相対的な上下運動は、ダンパ装置50である程度吸収された状態で、ボールねじナット35を上下動させることとなり、これに伴ってボールねじ32が回転して電動モータ40を回転させる。このとき、電動モータ40は発電機と作用し、上下動に対する抵抗力(振動抑制力)を発生する。尚、この場合、路面から入力される高周波振動はダンパ装置50の作動により除去され車体B側には伝達されにくくなっている。
従って、このサスペンション本体10では、電動モータ40の通電によりボールねじ機構31を伸縮させてアウタシリンダ21を押し下げまたは引き上げる力(推進力)と、逆にアウタシリンダ21に伝わった外力により電動モータ40が回転して発電するときの抵抗力とにより、サスペンション本体10の減衰力を発生させる。そして、この減衰力の調整を電動モータ40への通電量と発電量制御により行う。
次に、サスペンション本体10の作動を制御するサスペンション制御装置5について説明する。
図3はサスペンション制御装置5の機能を表すブロック構成図である。
このサスペンション制御装置5は、本発明のアクチュエータ制御手段に相当する。
図3はサスペンション制御装置5の機能を表すブロック構成図である。
このサスペンション制御装置5は、本発明のアクチュエータ制御手段に相当する。
サスペンション制御装置5は、マイクロコンピュータを主要部に構成するもので、その機能に着目して大別すると、良好な乗り心地性を確保する乗心地制御部5aと、良好な車両姿勢を保ち操縦安定性を確保する操安性制御部5bと、サスペンション本体10のストッパの衝突ショックを抑えるストッパショック抑制制御部5cとから構成される。
こうした制御を行うために、サスペンション制御装置5には各種のセンサの出力信号が入力される。以下、各車輪Wごとに設けられるセンサについては、それらを特別区別する必要がないため同一の符号を付して説明する。
図1、図3に示すように、サスペンション制御装置5には、各車輪Wごとに設けられるセンサとして、ばね上の上下方向の加速度を検出するばね上加速度センサ61(以下、ばね上Gセンサ61と呼ぶ)と、ばね下の上下方向の加速度を検出するばね下加速度センサ62(以下、ばね下Gセンサ62と呼ぶ)と、ばね下に対するばね上の上下方向の相対位置、つまりサスペンション本体10のストロークを検出する車高センサ63とが接続され、更に、車両に各1組設けられるセンサとして、車両の横方向の加速度を検出する横加速度センサ64(以下、横Gセンサ64と呼ぶ)が接続される。
また、各電磁アクチュエータ30の電動モータ40内に設けられモータ軸の回転角度を検出するモータ回転角センサ65もサスペンション制御装置5に接続される。
図1、図3に示すように、サスペンション制御装置5には、各車輪Wごとに設けられるセンサとして、ばね上の上下方向の加速度を検出するばね上加速度センサ61(以下、ばね上Gセンサ61と呼ぶ)と、ばね下の上下方向の加速度を検出するばね下加速度センサ62(以下、ばね下Gセンサ62と呼ぶ)と、ばね下に対するばね上の上下方向の相対位置、つまりサスペンション本体10のストロークを検出する車高センサ63とが接続され、更に、車両に各1組設けられるセンサとして、車両の横方向の加速度を検出する横加速度センサ64(以下、横Gセンサ64と呼ぶ)が接続される。
また、各電磁アクチュエータ30の電動モータ40内に設けられモータ軸の回転角度を検出するモータ回転角センサ65もサスペンション制御装置5に接続される。
また、サスペンション制御装置5は、こうしたセンサ出力信号に基づいて電磁アクチュエータ30の電動モータ40を駆動制御するためのモータ駆動回路6を接続する。
このモータ駆動回路6は、図3に示すように、3相インバータ回路を構成するもので、電動モータ40(本実施形態では3相ブラシレスモータを用いる)の3相の電磁コイルCL1、CL2、CL3にそれぞれ対応したスイッチング素子SW11,SW12,SW21,SW22,SW31,SW32を有する。これらのスイッチング素子SW11,SW12,SW21,SW22,SW31,SW32は、サスペンション制御装置5からの信号によりオン・オフ制御される。また、モータ駆動回路6には、電動モータ40に流れる電流値を検出する電流センサ6a、6b、6cが各相に設けられる。
このモータ駆動回路6は、図3に示すように、3相インバータ回路を構成するもので、電動モータ40(本実施形態では3相ブラシレスモータを用いる)の3相の電磁コイルCL1、CL2、CL3にそれぞれ対応したスイッチング素子SW11,SW12,SW21,SW22,SW31,SW32を有する。これらのスイッチング素子SW11,SW12,SW21,SW22,SW31,SW32は、サスペンション制御装置5からの信号によりオン・オフ制御される。また、モータ駆動回路6には、電動モータ40に流れる電流値を検出する電流センサ6a、6b、6cが各相に設けられる。
このモータ駆動回路6では、スイッチング素子SW11,SW12,SW21,SW22,SW31,SW32のデューティー比を制御することにより(PWM制御)、バッテリ60から電動モータ40への通電量や電動モータ40からバッテリ60側へ送られる回生電力の電流量を制御する。
このモータ駆動回路6は、サスペンション制御装置5からの制御信号により電磁アクチュエータ30の電動モータ40を駆動制御することから、サスペンション制御装置5とともに本発明のアクチュエータ制御手段を構成する。
このモータ駆動回路6は、サスペンション制御装置5からの制御信号により電磁アクチュエータ30の電動モータ40を駆動制御することから、サスペンション制御装置5とともに本発明のアクチュエータ制御手段を構成する。
次に、サスペンション制御装置5の実行するサスペンション制御処理について説明する。図4は、サスペンション制御装置5の実行するサスペンション制御ルーチンを表し、サスペンション制御装置5の図示しない記憶素子内に制御プログラムとして記憶されている。
本制御ルーチンは、図示しないイグニッションスイッチのオン操作により起動し、短い周期で繰り返し実行される。
本制御ルーチンは、図示しないイグニッションスイッチのオン操作により起動し、短い周期で繰り返し実行される。
本制御ルーチンが起動すると、まず、良好な乗心地および操縦安定性を得るために必要な電磁アクチュエータ30の制御量、つまり走行状態に応じた電磁アクチュエータ30の制御量を算出し(S10)、次に、ダンパ装置50におけるダンパストッパ当たりショックを防止するための電磁アクチュエータ30の制御量を算出し(S20)、続いて、サスストッパ当たりショックを防止するための電磁アクチュエータ30の制御量を算出する(S30)。尚、この電磁アクチュエータ30の制御量とは、電磁アクチュエータ30の電動モータ40の通電量(電流量)と回転方向とを決めるものである。
そして、最後にこれら算出した制御量をあわせた制御量に基づいて電磁アクチュエータ30を駆動制御する(S40)。この場合、この制御量に応じたデューティー比でモータ駆動回路6のスイッチング素子SW11,SW12,SW21,SW22,SW31,SW32が開閉されるが、電動モータ40からの回生電流が目標通電量に対して多ければ、その差分だけバッテリ60側に回生電流が流れ、逆に、電動モータ40からの回生電流が目標通電量に対して少なければ、その差分だけバッテリ60から電動モータ40に通電される。こうした電磁アクチュエータ30の制御は、各種輪W毎、つまりサスペンション本体10毎に独立して実行される。
ここで、ステップS10、S20、S30の処理について詳述する。
ステップS10の乗心地制御量の算出は、サスペンション制御装置5の乗心地制御部5aにおいて行われ、図5の上段に示すように、ばね下Gセンサ62、ばね上Gセンサ61からの上下加速度信号を各車輪ごとに入力し(S10a)、各加速度信号を積分処理するとともに(S10b)、ハイパスフィルタ処理により低周波振動分をカットして(S10c)ばね下速度V1とばね上速度V2とを求める(S10d)。そして、ばね下速度V1に制御ゲインK1を乗じた値(K1・V1)と、ばね上速度V2に制御ゲインK2を乗じた値(K2・V2)との和(K1・V1+K2・V2)を乗心地制御量として算出する(S10e)。この乗心地制御量は、各車輪Wごとに独立して算出される。
ステップS10の乗心地制御量の算出は、サスペンション制御装置5の乗心地制御部5aにおいて行われ、図5の上段に示すように、ばね下Gセンサ62、ばね上Gセンサ61からの上下加速度信号を各車輪ごとに入力し(S10a)、各加速度信号を積分処理するとともに(S10b)、ハイパスフィルタ処理により低周波振動分をカットして(S10c)ばね下速度V1とばね上速度V2とを求める(S10d)。そして、ばね下速度V1に制御ゲインK1を乗じた値(K1・V1)と、ばね上速度V2に制御ゲインK2を乗じた値(K2・V2)との和(K1・V1+K2・V2)を乗心地制御量として算出する(S10e)。この乗心地制御量は、各車輪Wごとに独立して算出される。
一方、ステップS10の操安性制御量の算出は、サスペンション制御装置5の操安性制御部5bにおいて行われ、図5の下段に示すように、横Gセンサ64からの横加速度信号を入力し(S10f)、その横加速度YGに制御ゲインK3を乗じた値(K3・YG)を操安性制御量として算出する(S10g)。この場合の制御量は、前輪側と後輪側とでは同一とするが、左車輪側と右車輪側とでは正負を逆にする。つまり、左車輪側の制御ゲインK3に対して、右車輪側の制御ゲインを−K3とする。
そして、各車輪ごとに算出された乗心地制御量と操安性制御量との和を、各電磁アクチュエータ30の制御量として算出する(S10h)。
そして、各車輪ごとに算出された乗心地制御量と操安性制御量との和を、各電磁アクチュエータ30の制御量として算出する(S10h)。
こうして、ステップS10において乗心地制御量および操安性制御量が算出されると、次に、ダンパストッパ当たりショックの抑制制御量の算出を行う(S20)。
このステップS20のダンパストッパ当たりショックの抑制制御量の算出ルーチンを図6に示す。
このステップS20のダンパストッパ当たりショックの抑制制御量の算出ルーチンを図6に示す。
このダンパストッパ当たりショックの抑制制御量の算出ルーチンが起動すると、まず、ダンパ装置50のストロークを算出する(S21)。つまり、ダンパ装置50のピストン54の上下方向の位置を求める。ダンパ装置50のストローク(以下、ダンパストロークと呼ぶ)は、本実施形態では、ダンパ装置50が最も収縮した状態に対する移動距離を表し、例えば、図2に示すように、ダンパ装置50が最も収縮した状態でのピストン54の下面を基準位置として、その基準位置から実際のピストンの下面までの距離Sdxとして表すことができる。
そして、このダンパストロークSdxは、サスペンションストロークSsxから電磁アクチュエータ30の伸張距離Saxを引くことにより求められる。
Sdx=Ssx−Sax
この場合、サスペンションストロークSsxは、本実施形態ではサスペンション本体10が最も収縮した状態、つまりアウタシリンダ21のサス中央ストッパ25がサスバウンドストッパ26を圧接している状態を基準位置として、この基準位置からの移動距離を表し、例えば、図2に示すように、サスバウンドストッパ26の下端からたわみ代分だけ上方の基準位置から実際のサス中央ストッパ25上端までの距離Ssxとして表すことができる。このサスペンションストロークSsxは、車高センサ63により検出することができる。
Sdx=Ssx−Sax
この場合、サスペンションストロークSsxは、本実施形態ではサスペンション本体10が最も収縮した状態、つまりアウタシリンダ21のサス中央ストッパ25がサスバウンドストッパ26を圧接している状態を基準位置として、この基準位置からの移動距離を表し、例えば、図2に示すように、サスバウンドストッパ26の下端からたわみ代分だけ上方の基準位置から実際のサス中央ストッパ25上端までの距離Ssxとして表すことができる。このサスペンションストロークSsxは、車高センサ63により検出することができる。
また、電磁アクチュエータ30の伸張距離Saxは、例えば、電動モータ40の回転角の原点位置からのボールねじナット35の下方への移動距離を表し、例えば、図2に示すように、電動モータ40の原点位置におけるボールねじナット35の下端から、実際のボールねじナット35の下端までの距離Saxとして表すことができる。
そして、この電磁アクチュエータ30の伸張距離Saxは、電動モータ40の回転角度を検出するモータ回転角センサ65の検出信号とボールねじ機構31のねじリードとから算出する。つまり、電動モータ40の原点位置からの回転角度にねじリード(モータの回転角度に対するボールねじナット35の移動距離)を乗じることで算出する。
そして、この電磁アクチュエータ30の伸張距離Saxは、電動モータ40の回転角度を検出するモータ回転角センサ65の検出信号とボールねじ機構31のねじリードとから算出する。つまり、電動モータ40の原点位置からの回転角度にねじリード(モータの回転角度に対するボールねじナット35の移動距離)を乗じることで算出する。
こうして、ダンパストロークSdxが算出されると、次に、ダンパストロークSdxから求められるストッパまでのクリアランスDdxが所定値Dd0未満か否かを判断する(S22)。つまり、ダンパ中央ストッパ58とダンパバウンドストッパ56までの距離、あるいはダンパ中央ストッパ58とダンパリバウンドストッパ54aまでの距離のうちの短いほうの距離(この距離をストッパまでのクリアランスDdxと呼ぶ)が所定値Dd0未満となるか否かを判断する。
このステップS22の判断が、本発明のダンパ手段のストローク位置がその伸縮可動ストローク範囲の終端近傍位置にあることを検出するダンパ終端位置検出手段に相当する。
このステップS22の判断が、本発明のダンパ手段のストローク位置がその伸縮可動ストローク範囲の終端近傍位置にあることを検出するダンパ終端位置検出手段に相当する。
ストッパまでのクリアランスDdxが所定値Dd0以上であれば、ストッパ当たりショックの抑制をする必要がないため、そのままステップS30に移行する。
一方、ステップS22の判断が「YES」、つまり、ストッパまでのクリアランスDdxが所定値Dd0未満であれば、次に、そのクリアランスDd0内に位置する対となるストッパ(ダンパ中央ストッパ58とダンパバウンドストッパ56、またはダンパ中央ストッパ58とダンパリバウンドストッパ54a)が接近方向に相対移動しているのか、遠ざかる方向に相対移動しているのか判断する(S23)。この場合、クリアランスDdxの変化を検出することで確認できる。
一方、ステップS22の判断が「YES」、つまり、ストッパまでのクリアランスDdxが所定値Dd0未満であれば、次に、そのクリアランスDd0内に位置する対となるストッパ(ダンパ中央ストッパ58とダンパバウンドストッパ56、またはダンパ中央ストッパ58とダンパリバウンドストッパ54a)が接近方向に相対移動しているのか、遠ざかる方向に相対移動しているのか判断する(S23)。この場合、クリアランスDdxの変化を検出することで確認できる。
そして、遠ざかる方向に相対移動しているのであれば、ストッパ衝突ショックの抑制をする必要がないため、そのままステップS30に移行し、接近する方向に相対移動しているのであれば、ストッパ衝突ショックを抑制するために制御ゲインを低減し(S24)、ステップS30に移行する。
ステップS24では、先のステップS10にて電磁アクチュエータ30の制御量を求めるために用いた制御ゲインK1、K2、K3を下げることにより電磁アクチュエータ30の推進力を減らしてストッパ当たりショックを低減する。この場合、制御ゲインの調整は、K1、K2、K3のうちの任意のものであってもよいし、ステップS10にて求めた制御量に別の制御ゲインを乗じるようにしてもよい。
こうして、ステップS20のダンパストッパ当たりショックの抑制制御量算出ルーチンが終了すると、次に、ステップS30のサスストッパ当たりショックの抑制制御量算出ルーチンに移行する。
尚、このステップS24の処理が、本発明の電磁アクチュエータの制御態様を変更する処理に相当する。
こうして、ステップS20のダンパストッパ当たりショックの抑制制御量算出ルーチンが終了すると、次に、ステップS30のサスストッパ当たりショックの抑制制御量算出ルーチンに移行する。
尚、このステップS24の処理が、本発明の電磁アクチュエータの制御態様を変更する処理に相当する。
この算出ルーチンは、図10に示すように、まず、車高センサ63によりサスペンションストロークSsxを検出する(S31)。続いて、サスペンションストロークSsxから求められるストッパまでのクリアランスDsxが所定値Ds0未満か否かを判断する(S32)。つまり、サス中央ストッパ25とサスバウンドストッパ26までの距離、あるいはサス中央ストッパ25とサスリバウンドストッパ27までの距離のうちの短いほうの距離(この距離をストッパまでのクリアランスDsxと呼ぶ)が所定値Ds0未満となるか否かを判断する。
このステップS32の判断が、本発明の支持手段のストローク位置がその伸縮可動ストロークの終端近傍位置にあることを検出する終端位置検出手段に相当する。
このステップS32の判断が、本発明の支持手段のストローク位置がその伸縮可動ストロークの終端近傍位置にあることを検出する終端位置検出手段に相当する。
ストッパまでのクリアランスDsxが所定値Dd0以上であれば、ストッパ当たりショックの抑制をする必要がないため、そのままステップS40に移行する。
一方、ステップS32の判断が「YES」、つまり、ストッパまでのクリアランスDsxが所定値Ds0未満であれば、次に、そのクリアランスDs0内に位置する対となるストッパ(サス中央ストッパとサスバウンドストッパ、またはサス中央ストッパとサスリバウンドストッパ)が接近方向に相対移動しているのか、遠ざかる方向に相対移動しているのか判断する(S33)。この場合、クリアランスDsxの変化を検出することで確認できる。
一方、ステップS32の判断が「YES」、つまり、ストッパまでのクリアランスDsxが所定値Ds0未満であれば、次に、そのクリアランスDs0内に位置する対となるストッパ(サス中央ストッパとサスバウンドストッパ、またはサス中央ストッパとサスリバウンドストッパ)が接近方向に相対移動しているのか、遠ざかる方向に相対移動しているのか判断する(S33)。この場合、クリアランスDsxの変化を検出することで確認できる。
そして、遠ざかる方向に相対移動しているのであれば、ストッパ当たりショックの抑制をする必要がないため、そのままステップS40に移行し、接近する方向に相対移動しているのであれば、電磁アクチュエータ30の制御量として、ストッパが遠ざかる方向の制御量を加算し(S34)、ステップS40に移行する。
つまり、ステップS34では、先のステップS10において算出した電磁アクチュエータ30の制御量に対して、ストッパが遠ざかる方向、つまりクリアランスDs0内に位置する対となるストッパが互いに離れる方向への制御量を加算する。
つまり、ステップS34では、先のステップS10において算出した電磁アクチュエータ30の制御量に対して、ストッパが遠ざかる方向、つまりクリアランスDs0内に位置する対となるストッパが互いに離れる方向への制御量を加算する。
例えば、図12に示すように、ストッパまでのクリアランスDsxが所定値Ds0にまで減少した時刻t1から、ストッパショックを低減する方向に電磁アクチュエータ30への制御量を加算する。従って、電磁アクチュエータ30にはストッパが衝突しない方向への推力を働かせることになる。この場合、ステップS10で算出した電磁アクチュエータ30の制御量がストッパ衝突方向であれば、その制御量より大きな反対方向の制御量を与えるようにするとよい。
こうした、ステップS10〜S30(図4)により電磁アクチュエータ30の制御量が最終的に決定すると、ステップS40にて、この制御量に基づいて電動モータ40を駆動制御して電磁アクチュエータ30を作動させる。
尚、このステップS34の処理が、本発明の電磁アクチュエータの制御態様を変更する処理に相当する。
こうした、ステップS10〜S30(図4)により電磁アクチュエータ30の制御量が最終的に決定すると、ステップS40にて、この制御量に基づいて電動モータ40を駆動制御して電磁アクチュエータ30を作動させる。
尚、このステップS34の処理が、本発明の電磁アクチュエータの制御態様を変更する処理に相当する。
以上説明したサスペンション制御ルーチンによれば、ストッパまでのクリアランスDdx、Dsxを検出し、そのクリアランスDdx、Dsxが所定値以下にまで減少したときに、電磁アクチュエータ30の駆動制御量を補正してストッパ当たりショックを抑制することができるため、乗心地が向上する。
ストッパ当たりショックを抑制するには、その状況によって電磁アクチュエータ30の制御量を増やすべき場合と減らすべき場合とが考えられる。例えば、次の4つのケースを考える。
(1)電磁アクチュエータ30が伸張動作中に路面凸入力を受けた場合
(2)電磁アクチュエータ30が収縮動作中に路面凹入力を受けた場合
(3)電磁アクチュエータ30が伸張動作中に路面凹入力を受けた場合
(4)電磁アクチュエータ30が収縮動作中に路面凸入力を受けた場合
ケース(1)、(2)は、ともに電磁アクチュエータ30とアウタシリンダ21とが互いに逆方向に動くケースでストッパ当たりショックが大きい。特にケース(1)では大きなショックが発生する。
一方、ケース(3)、(4)は、ともに電磁アクチュエータ30とアウタシリンダ21とが同じ方向に動くケースであり、互いにいなす関係となりストッパ当たりショックは小さい。
(1)電磁アクチュエータ30が伸張動作中に路面凸入力を受けた場合
(2)電磁アクチュエータ30が収縮動作中に路面凹入力を受けた場合
(3)電磁アクチュエータ30が伸張動作中に路面凹入力を受けた場合
(4)電磁アクチュエータ30が収縮動作中に路面凸入力を受けた場合
ケース(1)、(2)は、ともに電磁アクチュエータ30とアウタシリンダ21とが互いに逆方向に動くケースでストッパ当たりショックが大きい。特にケース(1)では大きなショックが発生する。
一方、ケース(3)、(4)は、ともに電磁アクチュエータ30とアウタシリンダ21とが同じ方向に動くケースであり、互いにいなす関係となりストッパ当たりショックは小さい。
こうした場合、ケース(1)、(2)に対しては、電磁アクチュエータ30の制御量を減らすまたは逆方向の制御量を加えることで、ケース(3)、(4)に対しては、電磁アクチュエータ30の制御量を増やすことで、ストッパ当たりショックを減らすことができる。
そこで本実施形態では、ストッパ当たりショックの大きいケース(1)、(2)への対応を重点におき、クリアランスが所定値以下にまで減少したときに、ダンパ装置50に対しては、電磁アクチュエータ30の制御ゲインを低下させ、ばね装置20に対しては、逆方向への制御量を加えて逆方向に推進力を発生させるという手法を採用している。
従って、非常に効果的にストッパ当たりショックを抑制することができる。
そこで本実施形態では、ストッパ当たりショックの大きいケース(1)、(2)への対応を重点におき、クリアランスが所定値以下にまで減少したときに、ダンパ装置50に対しては、電磁アクチュエータ30の制御ゲインを低下させ、ばね装置20に対しては、逆方向への制御量を加えて逆方向に推進力を発生させるという手法を採用している。
従って、非常に効果的にストッパ当たりショックを抑制することができる。
次に、ダンパ装置50のストッパ当たりショックの抑制制御量算出処理(S20)に関する変形例1について説明する。図7は、変形例1としてのダンパストッパ当たりショックの抑制制御量算出ルーチンを表すもので、先の図6の実施形態のステップS24に代えてステップS25を行うものである。
ステップS25では、ストッパまでのクリアランスDdxが所定値Dd0未満になると、電磁アクチュエータ30の電動モータ40への通電電流上限値を低減する。つまり、電動モータ40は、ステップS10にて制御量が算出され、それに応じた通電量に制御されるが、この通電量(通電電流値)の最大値を制限する上限電流設定値を下げる。従って、電磁アクチュエータ30の推進力が所定値以下に制限されることから、ストッパ当たりショックを抑制することができる。この上限電流設定値は任意に設定できるもので、例えば、0アンペア、つまり通電禁止にしてもよい。
ステップS25では、ストッパまでのクリアランスDdxが所定値Dd0未満になると、電磁アクチュエータ30の電動モータ40への通電電流上限値を低減する。つまり、電動モータ40は、ステップS10にて制御量が算出され、それに応じた通電量に制御されるが、この通電量(通電電流値)の最大値を制限する上限電流設定値を下げる。従って、電磁アクチュエータ30の推進力が所定値以下に制限されることから、ストッパ当たりショックを抑制することができる。この上限電流設定値は任意に設定できるもので、例えば、0アンペア、つまり通電禁止にしてもよい。
次に、ダンパ装置50のストッパ当たりショックの抑制制御量算出処理(S20)に関する変形例2について説明する。図8は、変形例2としてのダンパストッパ当たりショックの抑制制御量算出ルーチンを表すもので、先の図6の実施形態のステップS24に代えてステップS26を行うものである。
ステップS26では、ストッパまでのクリアランスDdxが所定値Dd0未満になると、ストッパが互いに離れる方向となる所定の制御量を加算する。従って、電磁アクチュエータ30はストッパ衝突方向とは逆方向に推力を発生させるため、ストッパ当たりショックを抑制することができる。この場合、ステップS10で算出した電磁アクチュエータ30の制御量がストッパ衝突方向であれば、その制御量より大きな反対方向の制御量を与えるようにするとよい。
ステップS26では、ストッパまでのクリアランスDdxが所定値Dd0未満になると、ストッパが互いに離れる方向となる所定の制御量を加算する。従って、電磁アクチュエータ30はストッパ衝突方向とは逆方向に推力を発生させるため、ストッパ当たりショックを抑制することができる。この場合、ステップS10で算出した電磁アクチュエータ30の制御量がストッパ衝突方向であれば、その制御量より大きな反対方向の制御量を与えるようにするとよい。
次に、ダンパ装置のストッパ当たりショックの抑制制御量算出処理(S20)に関する変形例3について説明する。図9は、変形例3としてのダンパストッパ当たりショックの抑制制御量算出ルーチンを表すもので、図6の実施形態および図7の変形例1、図8の変形例2を組み合わせたもので、ストッパの接近レベルに応じて制御態様を変更するものである。
以下の説明において、これら上述した処理と同じ処理については、図面に同一ステップ番号を付して説明を省略する。
以下の説明において、これら上述した処理と同じ処理については、図面に同一ステップ番号を付して説明を省略する。
ステップS21において、ダンパストロークSdxが算出されると、次に、ストッパまでのクリアランスDdxが第1所定値Dd1未満か否かを判断する(S27)。そして、クリアランスDdxが第1所定値Dd1未満であれば、更に、クリアランスDd1内に位置するストッパが接近方向に相対移動しているのか否かを判断する(S23)。
ステップS27およびステップS23において、「NO」と判断された場合には、ストッパ当たりショックの抑制をする必要がないため、そのままステップS30に移行する。
ステップS27およびステップS23において、「NO」と判断された場合には、ストッパ当たりショックの抑制をする必要がないため、そのままステップS30に移行する。
ステップS27,23において「YES」と判断された場合には、次に、ストッパまでのクリアランスDdxが第2所定値Dd2未満か否かを判断する(S28)。この第2所定値Dd2は、第1所定値Dd1よりも小さな値に設定される。例えば、第1所定値Dd1=5mm、第2所定値Dd2=3mmに設定する。
そして、ステップS28で「NO」と判断された場合、つまりクリアランスDdxが3mm以上5mm未満の場合には、上述したステップS24にて制御ゲインの低減処理を行う。
そして、ステップS28で「NO」と判断された場合、つまりクリアランスDdxが3mm以上5mm未満の場合には、上述したステップS24にて制御ゲインの低減処理を行う。
一方、ステップS28で「YES」と判断された場合、つまりクリアランスDdxが第2所定値Dd2未満(例えば3mm未満)の場合には、更に、クリアランスDdxが第3所定値Dd3未満か否かを判断する(S29)。この第3所定値Dd3は、第2所定値Dd2よりも小さな値に設定される。例えば、第3所定値Dd3=1mmに設定する。
そして、ステップS29で「NO」と判断された場合、つまりクリアランスDdxが1mm以上3mm未満の場合には、上述したステップS25にて電磁アクチュエータ30の電動モータ40への通電電流上限値を下げる。
また、ステップS29で「YES」と判断された場合、つまりクリアランスDdxが1mm未満の場合には、上述したステップS26にてストッパの離れる方向となる制御量を加算する。
そして、ステップS29で「NO」と判断された場合、つまりクリアランスDdxが1mm以上3mm未満の場合には、上述したステップS25にて電磁アクチュエータ30の電動モータ40への通電電流上限値を下げる。
また、ステップS29で「YES」と判断された場合、つまりクリアランスDdxが1mm未満の場合には、上述したステップS26にてストッパの離れる方向となる制御量を加算する。
この第3変形例のダンパ装置50のストッパ当たりショックの抑制制御量算出ルーチンによれば、ストッパのクリアランスDdxに応じてストッパ当たりショック抑制制御量の算出形態を切り替えているため、電磁アクチュエータ30によるストッパ当たりショック抑制制御を車両制御(乗心地制御、操安性制御)と良好にマッチさせることができる。つまり、ステップS24、S25、S26の3つの処理は、そのステップ数が大きい処理ほど、ストッパ当たりショックの抑制力が高いが、一方で車両制御性能が悪くなり乗心地が低下する。そこで、クリアランスDdxが大きな時期(例えば、3mm≦Ddx<5mm)では、車両性能を重視してストッパ当たりショックの抑制力を低めに設定し、クリアランスDdxが小さくなるほど、ストッパ当たりショック抑制力を高めるようにしている。
この結果、車両性能とストッパ当たりショック抑制性能とをうまく両立させることができる。
尚、この変形例では、3種類の制御形態に切り替えているが、任意の2種類を使って切り替えるようにしてもよいし、更に切替数を増やしてもよい。
この結果、車両性能とストッパ当たりショック抑制性能とをうまく両立させることができる。
尚、この変形例では、3種類の制御形態に切り替えているが、任意の2種類を使って切り替えるようにしてもよいし、更に切替数を増やしてもよい。
次に、サスペンションストッパ当たりショックの抑制制御量算出処理(S30)に関する変形例1について説明する。図11は、変形例1としてのサスペンションストッパ当たりショックの抑制制御量算出ルーチンを表す。
ステップS31にてサスペンションストロークが検出されると、次に、ストッパまでのクリアランスDsxが0以下、つまり各ストッパ(サス中央ストッパ25とサスバウンドストッパ26、あるいはサス中央ストッパ25とサスリバウンドストッパ27)が当接しているか否かを判断する(S35)。
ステップS31にてサスペンションストロークが検出されると、次に、ストッパまでのクリアランスDsxが0以下、つまり各ストッパ(サス中央ストッパ25とサスバウンドストッパ26、あるいはサス中央ストッパ25とサスリバウンドストッパ27)が当接しているか否かを判断する(S35)。
本実施形態では、各ストッパは、衝突するときに互いに圧接されてたわむため、このたわみ代(圧縮されて縮まった長さ)分だけ、基準位置(クリアランスが0となるストッパの接触位置)よりも押し込まれる。そこで、このステップS35では、クリアランスが0未満となる圧接状態も含めてストッパが少なくとも接触状態にあるか否かを判断している。
そして、クリアランスDsxが0より大きければ、つまり、各ストッパが接触していなければ、そのままステップS40に移行し、クリアランスDsxが0以下であれば、更に、クリアランスDsxが増加中であるか否かを判断する(S36)。
そして、クリアランスDsxが0より大きければ、つまり、各ストッパが接触していなければ、そのままステップS40に移行し、クリアランスDsxが0以下であれば、更に、クリアランスDsxが増加中であるか否かを判断する(S36)。
このステップS36の判断が「NO」、つまり、各ストッパが更に圧接方向に動作している、あるいは圧接状態を保持している状況にあれば、電磁アクチュエータ30の通電を停止するように制御量を変更する(S37)。すなわち、電磁アクチュエータ30の制御量を0に変更する。こうしてバッテリ電源の電力消費を抑える。
一方、ステップS36の判断が「YES」、つまり、各ストッパが当接状態にあるものの、互いに離れていこうとする状況では、電磁アクチュエータ30の通電を復帰させる(S38)。つまり、サスストッパが当接したときに電磁アクチュエータ30の通電を停止し、その後、サスストッパの圧縮継続状態を経て、圧縮が解放され始めたときに、電磁アクチュエータ30の制御量を通常の制御量(ステップS10にて算出される制御量)に復帰させるのである。
尚、このステップS35,S36の処理は、支持手段の伸縮可動ストローク範囲の終端位置検出と、終端位置からの離脱検出を行うものである。
一方、ステップS36の判断が「YES」、つまり、各ストッパが当接状態にあるものの、互いに離れていこうとする状況では、電磁アクチュエータ30の通電を復帰させる(S38)。つまり、サスストッパが当接したときに電磁アクチュエータ30の通電を停止し、その後、サスストッパの圧縮継続状態を経て、圧縮が解放され始めたときに、電磁アクチュエータ30の制御量を通常の制御量(ステップS10にて算出される制御量)に復帰させるのである。
尚、このステップS35,S36の処理は、支持手段の伸縮可動ストローク範囲の終端位置検出と、終端位置からの離脱検出を行うものである。
図13は、この制御ルーチンによる、クリアランスDsxの変化に対する電磁アクチュエータ30の制御量を表すもので、時刻t1において、ステップS35の判断が「YES」となり、電磁アクチュエータ30の制御量が0に変更される。そして、時刻t2になるまで、電磁アクチュエータ30への通電停止が保持されるが、時刻t2において、ストッパ間の圧接が解かれ始めるとステップS36の判断が「NO」に切り替わり、電磁アクチュエータ30への通電が復帰する。この通電復帰時には、まだ実際にサスストッパは接触状態にあるが、この時点から電磁アクチュエータ30を作動させて荷重を発生させることで、サスストッパが離れたときからスムーズに車両制御(乗心地制御、操安性制御)に移行することができる。また、電磁アクチュエータ30の通電を停止することで、ストッパ当たりショックの抑制とバッテリ電源の電力消費抑制との両立を図ることができる。
尚、この変形例1のサスペンションストッパ当たりショックの抑制制御処理は、先の図10にて示した処理と並行して実施してもよい。
尚、この変形例1のサスペンションストッパ当たりショックの抑制制御処理は、先の図10にて示した処理と並行して実施してもよい。
また、このサスペンションストッパ当たりショックの抑制制御処理の変形例1をダンパ装置50に適用してもよい。図14は、そのダンパストッパ当たりショックの抑制制御処理の変形例4を表す。
この変形例4では、ステップS21にてダンパストロークが検出されると、ストッパまでのクリアランスDdxが0以下、つまり各ストッパ(ダンパ中央ストッパ58とダンパバウンドストッパ56、またはダンパ中央ストッパ58とダンパリバウンドストッパ54a)が当接しているか否かを判断する(S201)。
そして、クリアランスDdxが0より大きければ、つまり、各ストッパが当接していなければ、そのままステップS30に移行し、クリアランスDdxが0以下であれば、更に、クリアランスDdxが増加中であるか否かを判断する(S202)。
この変形例4では、ステップS21にてダンパストロークが検出されると、ストッパまでのクリアランスDdxが0以下、つまり各ストッパ(ダンパ中央ストッパ58とダンパバウンドストッパ56、またはダンパ中央ストッパ58とダンパリバウンドストッパ54a)が当接しているか否かを判断する(S201)。
そして、クリアランスDdxが0より大きければ、つまり、各ストッパが当接していなければ、そのままステップS30に移行し、クリアランスDdxが0以下であれば、更に、クリアランスDdxが増加中であるか否かを判断する(S202)。
このステップS202の判断が「NO」、つまり、各ストッパが更に圧接方向に動作している、あるいは圧接状態を保持している状況にあれば、電磁アクチュエータ30の制御量を0に変更して通電を停止する(S203)。
一方、ステップS202の判断が「YES」、つまり、各ストッパが当接状態にあるものの、互いに離れていこうとする状況では、電磁アクチュエータ30の通電を復帰させる(S204)。つまり、ダンパストッパが当接したときに電磁アクチュエータ30の通電を停止し、その後、ダンパストッパの圧縮継続状態を経て、圧縮が解放され始めたときに、電磁アクチュエータ30の制御量を通常の制御量(ステップS10にて算出される制御量)に復帰させるのである。
この結果、ストッパ当たりショックの抑制とバッテリ電源の電力消費抑制との両立および、スムーズな車両制御(乗心地制御、操安性制御)への移行が可能となる。
尚、この変形例4のダンパストッパ当たりショックの抑制制御処理は、先の図6〜図9に示す処理と並行して実施してもよい。
尚、このステップS201,S202の処理は、ダンパ手段の伸縮可動ストローク範囲の終端位置検出と、終端位置からの離脱検出を行うものである。
一方、ステップS202の判断が「YES」、つまり、各ストッパが当接状態にあるものの、互いに離れていこうとする状況では、電磁アクチュエータ30の通電を復帰させる(S204)。つまり、ダンパストッパが当接したときに電磁アクチュエータ30の通電を停止し、その後、ダンパストッパの圧縮継続状態を経て、圧縮が解放され始めたときに、電磁アクチュエータ30の制御量を通常の制御量(ステップS10にて算出される制御量)に復帰させるのである。
この結果、ストッパ当たりショックの抑制とバッテリ電源の電力消費抑制との両立および、スムーズな車両制御(乗心地制御、操安性制御)への移行が可能となる。
尚、この変形例4のダンパストッパ当たりショックの抑制制御処理は、先の図6〜図9に示す処理と並行して実施してもよい。
尚、このステップS201,S202の処理は、ダンパ手段の伸縮可動ストローク範囲の終端位置検出と、終端位置からの離脱検出を行うものである。
以上、本実施形態のサスペンション装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態では、電磁アクチュエータ30として、電動モータ40によりボールねじ32を回転させてボールねじナット35を軸方向に上下動させる回転−直動変換機構を採用しているが、リニアソレノイドタイプの直動型モータを用いた電磁アクチュエータを採用してもかまわない。この直動型モータは、例えば、アウタシリンダの内周面に電磁コイルを設けるとともに、インナシリンダの外周面に電磁コイルと向かい合う永久磁石を配置し、電磁コイルに通電することによって、インナシリンダとアウタシリンダとの間に軸方向の推力を発生させ、また、インナシリンダに対するアウタシリンダの軸方向相対運動により電磁コイルに起電力を発生させて、電磁コイルへの通電および発電により減衰力を発生させるものである。
例えば、本実施形態では、電磁アクチュエータ30として、電動モータ40によりボールねじ32を回転させてボールねじナット35を軸方向に上下動させる回転−直動変換機構を採用しているが、リニアソレノイドタイプの直動型モータを用いた電磁アクチュエータを採用してもかまわない。この直動型モータは、例えば、アウタシリンダの内周面に電磁コイルを設けるとともに、インナシリンダの外周面に電磁コイルと向かい合う永久磁石を配置し、電磁コイルに通電することによって、インナシリンダとアウタシリンダとの間に軸方向の推力を発生させ、また、インナシリンダに対するアウタシリンダの軸方向相対運動により電磁コイルに起電力を発生させて、電磁コイルへの通電および発電により減衰力を発生させるものである。
また、本実施形態では、電動モータ40でボールねじ32を回転させる構成を採用しているが、電動モータ40でボールねじナット35を回転させてボールねじ32を上下動させる構成を採用してもよい。
また、本実施形態では、ダンパ装置50を電磁アクチュエータ30のボールねじ機構31と車輪Wとの間に設けたが、例えば、図15に示すように、車体Bと電動モータ40との間に設けてもよい。また、電磁アクチュエータ30の配置を上下さかさまにして、電動モータ40を車輪W側にボールねじ機構31を車体B側に設けてもよい。この場合においても、ダンパ装置50は、車輪W側あるいは車体B側のどちら側に設けてもよい。
更に、ダンパ装置50を設けない構成であってもよい。
更に、ダンパ装置50を設けない構成であってもよい。
また、本実施形態では、車両の重量を弾性支持する支持手段としてコイルばねを用いたばね装置20を採用しているが、空気の弾性(圧縮性)を利用したエアばね装置等、他のばね装置であってもよい。
5…サスペンション制御装置(アクチュエータ制御手段)、6…モータ駆動回路、10…サスペンション本体、20…ばね装置(支持手段)、25…サス中央ストッパ、26…サスバウンドストッパ、27…サスリバウンドストッパ、30…電磁アクチュエータ、31…ボールねじ機構、32…ボールねじ、35…ボールねじナット、40…電動モータ、50…ダンパ装置、52…ダンパコイルばね(ばね手段)、54a…ダンパリバウンドストッパ、56…ダンパバウンドストッパ、58…ダンパ中央ストッパ、63…車高センサ、65…モータ回転角センサ。
Claims (10)
- 車輪と車体との間に、所定のストローク範囲で上下方向に伸縮可能に設けられて車両の重量を弾性支持する支持手段と、
車輪の上下方向の力を受けるとともに上記支持手段の支持を補完する電磁アクチュエータと、
上記電磁アクチュエータの通電を制御するアクチュエータ制御手段と
を備えたサスペンション装置において、
上記支持手段のストローク位置がその伸縮可動ストローク範囲の終端近傍位置にあることを検出する終端位置検出手段を備え、
上記アクチュエータ制御手段は、上記終端位置検出手段により上記支持手段のストローク位置が上記終端近傍位置にあることを検出したとき、上記電磁アクチュエータの制御態様を変更することを特徴とするサスペンション装置。 - 上記電磁アクチュエータは、相互に噛合する雄ねじ部材と雌ねじ部材とを有するねじ手段と、上記ねじ手段の雄ねじ部材あるいは雌ねじ部材を回転させて上記ねじ手段を伸縮駆動するモータとから構成され、
上記ねじ手段または上記モータの少なくとも一方を、車輪または車体にダンパ手段を介して接続すると共にばね手段を介して弾性支持することを特徴とする請求項1記載のサスペンション装置。 - 上記ダンパ手段のストローク位置がその伸縮可動ストローク範囲の終端近傍位置にあることを検出するダンパ終端位置検出手段を備え、
上記アクチュエータ制御手段は、上記ダンパ終端位置検出手段により上記ダンパ手段のストローク位置が上記終端近傍位置にあることを検出したとき、上記電磁アクチュエータの制御態様を変更することを特徴とする請求項2記載のサスペンション装置。 - 上記ダンパ終端位置検出手段は、
車輪に対する車体の上下方向のストローク位置を検出する車高センサと、
上記モータの回転角度を検出する回転角センサとを備え、
上記車高センサと上記回転角センサとの検出値に基づいて、上記ダンパ手段のストローク位置を検出することを特徴とする請求項3記載のサスペンション装置。 - 上記アクチュエータ制御手段は、車両走行状態に応じて上記電磁アクチュエータを通電制御すると共に、上記支持手段のストローク位置がその伸縮可動ストロークの終端位置に接近したときに、上記終端位置への衝突による衝撃力を抑制するように上記電磁アクチュエータの制御量を調整すること特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のサスペンション装置。
- 上記アクチュエータ制御手段は、上記支持手段のストローク位置がその伸縮可動ストロークの終端位置に接近したときに、上記終端位置への接近方向とは逆方向に上記電磁アクチュエータの推進力を発生させること特徴とする請求項5記載のサスペンション装置。
- 上記アクチュエータ制御手段は、上記支持手段のストローク位置が少なくともその伸縮可動ストロークの終端位置にあるときには、上記電磁アクチュエータへの通電量を所定値以下に抑えるとともに、上記支持手段が上記終端位置から離間方向に移動開始するタイミングで、上記電磁アクチュエータへの通電量を増加させることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のサスペンション装置。
- 上記アクチュエータ制御手段は、車両走行状態に応じて上記電磁アクチュエータを通電制御すると共に、上記ダンパ手段のストローク位置がその伸縮可動ストロークの終端位置に接近したときに、上記終端位置への衝突による衝撃力を抑制するように上記電磁アクチュエータの制御量を調整すること特徴とする請求項3または請求項4に記載のサスペンション装置。
- 上記アクチュエータ制御手段は、上記ダンパ手段のストローク位置がその伸縮可動ストロークの終端位置に接近したときに、上記電磁アクチュエータの制御ゲインを下げる、あるいは、上記電磁アクチュエータの通電量を所定値以下に抑える、あるいは、上記終端位置への接近方向とは逆方向に上記電磁アクチュエータの推進力を発生させることを特徴とする請求項8記載のサスペンション装置。
- 上記アクチュエータ制御手段は、上記ダンパ手段のストローク位置が少なくともその伸縮可動ストロークの終端位置にあるときには、上記電磁アクチュエータへの通電量を所定値以下に抑えるとともに、上記ダンパ手段が上記終端位置から離間方向に移動開始するタイミングで、上記電磁アクチュエータへの通電量を増加させることを特徴とする請求項8または請求項9に記載のサスペンション装置。
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